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Polímero SU-8
Francisco Perdigones SánchezDpto. Ingeniería Electrónica
Índice
● Introducción● Proceso típico● SU-8 conductor● Ejemplo de estructuras
Introducción● ¿Qué es el SU-8?
– Fotorresina epoxy negativa (se elimina lo “no expuesto a luz”)– Buenas propiedades mecánicas– Buenas propiedades químicas– Biocompatible
● Historia– US Patent nº4882245 (1989) por IBM-Watson– Introducido en MEMS en 1996
Proceso típicoDeshidratación
Adhesión
Softbake
Spin Coating
Exposición
Post ExposureBake (PEB)Grabado
Hardbake Dispositivo Final
Softbake
Inicio
Deshidratación
● Proceso inicial.● Tratamiento del sustrato.● 200ºC durante 1h / 130ºC durante al menos 20min.● Objetivo: Eliminación de agua del proceso previo.
Adhesión
• Objetivo: Buena adherencia entre sustrato y SU-8
• Formas de adhesión:
1. Aditivo.
2. Capas adhesivas.
Spin Coating• Objetivo: Deposición de SU-8 con espesor definido.
• Máquina: Spin Coater.
Softbake
● Objetivo: Eliminar disolvente presente en SU-8.● Máquina: Horno o hotplate.● Tiempo y temperatura: Determinado por el proveedor de
SU-8.
Exposición-I
● SU-8 es sensible a UV (~365nm).● Es una resina negativa diseño de la máscara● Tipos:
1. Por la parte superior
Máscara
SU-8
Sustrato
UV
Exposición-II
2. Por la parte de abajo
- Índices de refracción- Sustratos transparentes
UV
SU-8
Máscara
Sustrato
Zafiro
Vidrio
Cuarzo
Exposición-III● Tiempos de exposición
Post Exposure Bake (PEB)
● Objetivo: Polimerizar el SU-8 iluminado.● Máquina: Horno o Hotplate.● Tiempo y temperatura: Determinado por el
proveedor.
Grabado
● Objetivo: Eliminación del SU-8 no polimerizado● Tipos:
● Por inmersión● Spray
● Developer: PGMEA● Tras el grabado, aclarar con isopropanol (IPA)
Hardbake
● Opcional.● Somete la oblea a 200 ºC durante cierto tiempo.● Objetivo: Eliminación de cualquier resto de disolvente y
polímero suspendido obteniendo la estructura final.● Problemas: aparición de grandes tensiones provocadoras
de grietas.
Stripping• Paso fuera del proceso de fabricación.
• Objetivo: Eliminación del SU-8 del sustrato.
• Mediante:
1. Ataque químico: HNO3 ó Nitrato sódico + Hidróxido potásico (K-10)
2. Alta temperatura: 600 ºC
3. Ataque con plasma.
SU-8 Conductor
• Puede ser tratado para ser conductor.
• Mediante
1. Nanopartículas de plata.
2. Polialinina.
• No es necesario hacerlo conductor, se compra.
Ejemplo de Estructuras-I
1. Microagujas
Ejemplo de estructuras-II
2. Adaptador para fibra óptica
Ejemplo de Estructura-III
3. Inductor RF (Estructura HARM)
Ejemplo de Estructuras-IV
4. Estructuras con muy alta relación de aspecto
Ejemplo de Estructuras-V5. Mallados
Ejemplo de Estructuras-VI6. Cavidades cónicas
Ejemplo de Estructuras-VII7. Volúmenes cónicos y
tronco-cónicos
Ejemplo de Estructuras-VIII
8. Membranas
Ejemplo de Estructuras-IX
9. Estructuras con elevaciones suaves a partir de máscarasgrises.
• Muy experimental.
Ejemplo de estructuras-X
• 10. Microcanales
Ejemplo de Estructuras-XI11. Sistemas multicanal (redes de tuberías)
Ejemplo de Estructuras-XII• Estructura Flow Focusing
Referencias
● Shih-Hao Huang, 2006
● Zheng-chun Peng, 2006
● Memscyclopedia
● H. Sato, 2004
● J. Carlier, 2004
● Z. Ling, 2006
● C. Friese.
● Yong Kyu Yoon, 2006
● www.bd.com
● ssls.nus.edu.sg
Microfabricación con Laser
Juan García OrtegaDpto. Ingeniería Electrónica
Índice
● Introducción. Láseres.● Mecanizado por Ablación.● Mecanizado por Adición.
Tecnología láserFundamentos del láser
Emisión estimulada
• Radiación monocromática.
• Igual dirección.
• Igual fase.
Emisión espontánea
• Amplio ancho de espectro.
• Direcciones aleatorias.
• Fases aleatorias.
ÁTOMO
Popt
Tecnología láserComponentes del láser
Tecnología láserParámetros del láser:
• Longitud de onda (medio)CO2 entre 940-1060 nm
Nd3+ a 532 nm
Rubí a 694 nm
• Duración del pulso (tecnología)Continuos o pulsados
• Potencia alcanzable (tecnología)CO2 entre 1-100W DC y 1012W ACNd3+ entre 1-100W DC y 106W AC
Rubí entre 10-50 MegW AC
Tecnología láser
Aplicación indirecta
• Fabricación de máscaras• Escritura directa sobre sustratos
Litografía Micromecanizado
• Eliminación de material (ablación, corte, etc…)• Adición de material (rpm: SLA, SLS, etc…)
Aplicación directa
ABLACIÓN
1. Absorción de energía
2. Eyección de material
3. Conducción de calor
Procesos implicados en un pulso:
si
vibración
T
Q
Q
ABLACIÓNProcesos implicados en un pulso:
ABLACIÓN
Proceso de expulsión de material en tres diferentes muestras: Agua, Gelatina y piel.
Láser Er:YAG , 4.6 J/cm2, 5 mm diámetro agujero, 200 μs pulso.
ABLACIÓN
λ = 355 nmP1 = 8.7 Gw/cm2
P2 = 3.5 Gw/cm2
P3 = 2.3 Gw/cm2
Dependencia con la energía aportada.
ABLACIÓN
λ = 355 nm λ = 1064 nm
Dependencia con la longitud de onda.
ABLACIÓNDependencia con la duración del pulso
ADICIÓN
Micro-SLS:LaserinstitutMittelsachsen e.V. Micro-SLA (Georgia Tech)
2PP/SLA: LaserZentrum Hannover
ADICIÓNMicro-SLS: